第七章小波在图像压缩中的应用图像编码简介

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1、第七章小波在图像压缩中的应用多媒体技术是一种全数字技术，文字、图形、图像、视频、动画和声音都可以用数字化的形式表示，但计算机在处理这样一些多媒体信息时，需要大量的存储空间,这对通信信道及网络都造成很大压力从而成为制约多媒体数据高效处理的瓶颈。特别是在分布式网络多媒体应用技术中，为了达到令人满意的视频画面质量和听觉效果，需要对视频信号和音频信号进行实时处理。为了提高处理速度，对数据实现高保真、大压缩比的压缩成为必要。人们所指的数据压缩主要包含无损压缩（无失真）和有损压缩（有失真）两大类。所谓无损压缩是指图像数据经压缩后可以完全地得到复原，复

2、原后的图像与原始图像完全一致，而有损压缩则是指经它处理后的数据在基本保持原图像的特征的前提下，不可避免地要丢掉一部分（认为不重要的）图像原始信息。目前，基于小波变换的图像压缩方法已经逐步取代基于离散余弦变换（DCT）或者其它子带编码技术，而成为新的图像压缩国际标准的首选方法。因此，本章以小波变换及其相关编码方法的讨论为主，尽可能详细介绍了小波变换在图像压缩中的应用。7.1图像编码简介7.1.1常用的图像文件格式图像文件大都采用各自简化的格式名作为文件扩展名。人们从扩展名去判断该图像的存储格式，从而采取相应的软件读/写方式，因此，下面首先介

3、绍几种常见的图像格式。BMP格式：该格式由于与硬件设备无关，因而使用非常广。它采用位映射的方式进行存贮，由于它除了图像深度具有可选择特性外，没有其它压缩形式，因此，BMP文件所占用的空间很大。一般情况下，BMP文件的图像深度规定为1bit、4bit、8bit及24bit。而BMP文件存储数据时，图像的扫描方式是按从下到上、从左到右的顺序进行。PCX文件：这是PC画笔的图像文件格式。PCX的图像深度一般选为1、4、8bit。由于该文件格式出现较早，它不支持真彩色。PCX文件采用RLE行程编码，文件体中存放的是压缩后的图像数据。因此，将采集到

4、的图像数据写成PCX文件格式时，要对其进行RLE编码；而读取一个PCX文件时首先需对其进行.2RLE解码才能进一步显示和处理。TIFF文件：TIFF（TagImageFileFormat）文件是由Aldus和Microsoft公司为扫描仪和桌上出版系统研制开发的一种较为通用的图像文件格式。TIFF格式灵活易变，同时定义了四类不同的格式：TIFF－B适用于二值图像；TIFF－G适用黑白灰度图像；TIFF－P适用于带调色板的彩色图像；TIFF－R适用于RGB真彩图像。TIFF支持多种编码方法，其中包括RGB无损压缩、RLE压缩以及JPEG压缩

5、等。GIF文件：GIF（GraphicsInterchangeFormat）是CompuServe公司在1987年开发的图像文件格式。GIF文件的数据是经过压缩的，它采用了可变长度的压缩算法。GIF的图像深度从1bit到8bit，也即GIF最多支持256种色彩的图像。GIF格式的另一个特点是其在一个GIF文件中可以存多幅彩色图像，如果把存于一个文件中的多幅图像数据逐幅读出并显示到屏幕上，就可构成一种最简单的动画。JPEG文件：JPEG（JointPhotographicExpertsGroup）是由CCITT（国际电报电话咨询委员会）和I

6、SO（国际标准化组织）联合组成的一个图像专家组。该专家组制定的第一个压缩静态数字图像的国际标准，其标准名称为“连续色调静态图像的数字压缩和编码（DigitalCompressionandCodingofContinuous-toneStillImage）”，简称为JPEG算法。这是一个适用范围很广的通用标准，其目标如下：1、开发的算法在图像压缩率方面是/或接近当前的科学水平，图像的保真度在较宽的压缩范围里的评价是“很好”、“优秀”到与原图像“不能区别”。2、开发的算法可实际应用于任何一类数字图像源，如对图像的大小、色彩空间、像素的长宽比、

7、图像的内容、复杂程度、颜色数及统计特性等都不加限制。3、对开发的算法，在计算的复杂程度方面可以调整，因而可根据性能和成本要求来选择用软件执行还是用硬件执行。4、开发的算法包括四种编码方式：如顺序编码、累进编码、无损压缩编码和分层编码等JPEG采用对称的压缩算法，也即在同一系统环境下压缩和解压缩所用的时间相同。采用JPEG压缩编码算法压缩的图像，其压缩比约为1:5至1:50，甚至更高。7.1.2图像数据压缩的基本概念图像数据之所以能够进行压缩其数学机理主要有下面两点：1、原始图像信息存在着很大的冗余度，数据之间存在着相关性，如相邻像素之间色

8、彩的相关性等，消息中这些冗余信息将会产生额外的编码。如果去掉这些冗余信息，就会减少消息所占的空间。例如，“中华人民共和国”可以压缩成“中国”。这样就能大大节省存储和传输的开销。当然，冗余信息在